一、基于電學法的熱瞬態測試技術

1.測試方法 ：電學法

尋找器件內部具有溫度敏感特性的電學參數，通過測量該溫度敏感參數（TSP）的變化來得到結溫的變化。

TSP 的選擇：一般選取器件內 PN 結的正向結電壓。

2.測試技術：熱瞬態測試

① 當器件的功率發生變化時，器件的結溫會從一個熱穩定狀態變到另一個穩定狀態，T3Ster 將會記錄結溫瞬態變化過程（包括升溫過程與降溫過程）。

② 一次測試，既可以得到穩態的結溫熱阻數據，也可以得到結溫隨著時間的瞬態變化曲線。

③ 瞬態溫度響應曲線包含了熱流傳導路徑中每層結構的詳細熱學信息（熱阻和熱容參數）。

二、應用實例

1.如何利用結構函數識別器件的結構

LED的一般散熱路徑為：芯片 - 固晶層 - 支架或基板 - 焊錫膏 - 輔助測試基板 - 導熱連接材料

如下面結構函數顯示，結構函數上越靠近 y 軸的地方代表著實際熱流傳導路徑上接近芯片有源區的結構，而越遠離 y 軸的地方代表著熱流傳導路徑上離有源區較遠的結構。

積分結構函數是熱容—熱阻函數，曲線上平坦的區域代表器件內部熱阻大、熱容小的結構，陡峭的區域代表器件內部熱阻小、熱容大的結構。

微分結構函數中，波峰與波谷的拐點就是兩種結構的分界處，便于識別器件內部的各層結構。

在結構函數的末端，其值趨向于一條垂直的漸近線，此時代表熱流傳導到了空氣層，由于空氣的體積無窮大，因此熱容也就無窮大。從原點到這條漸近線之間的 x 值就是結區到空氣環境的熱阻，也就是穩態情況下的熱阻。

2.利用結構函數識別器件封裝內部的“缺陷”：

對比上面兩個器件的剖面結構，固晶層可見明顯差異。如下圖，左邊為正常產品，右邊為固晶層有缺陷的產品。

根據上圖顯示，固晶層缺陷會造成的熱阻增大，影響散熱性能，具體的影響程度與缺陷的大小有關。

3.測量結殼熱阻：

這兩次測試的分別：第一次測量，器件直接接觸到基板熱沉上；第二次測量，器件和基板熱沉中間夾著導熱雙面膠。由于兩次散熱路徑的改變僅僅發生在器件封裝殼之外，因此結構函數上兩次測量的分界處就代表了器件的殼。如下圖所示的曲線變化，可得出器件的精確熱阻。

4.結構無損檢測：

同批次產品，取固晶層完好、邊緣缺陷以及中間缺陷的樣品測試。固晶完好的固晶層應為矩形，而邊緣和中間存在缺陷，則固晶層不規則，下圖兩種缺陷的圖片。

此次檢測測試出三條熱阻曲線。由于三次測試的芯片是一樣的，因此在結構函數中表征芯片部分的曲線是完全重合在一起的。隨著固晶層損傷程度的增加，該結構層的熱阻逐漸變大。這是由于空洞阻塞了有效的散熱通道造成的。

根據測試結果，不僅可以定性地找出存在缺陷的結構，而且還能定量得到缺陷引起的熱阻的變化量。

5.老化試驗表征手段：

下圖為一個高溫高濕老化案例中同一樣品不同時期的熱阻曲線。

老化前后，從芯片后波峰的移動可以清晰地看出由于老化造成的分層，導致了芯片粘結層的熱阻增大。對樣品不同階段的熱阻測試，可得到每層結構的熱阻變化，根據變化分析老化機理，從而改善產品散熱性能。